CN114985857B - 一种线切割控制方法、线切割控制装置及线切割机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种线切割控制方法、线切割控制装置及线切割机，该方法通过获取预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及切割点与预设旋转轴的距离，计算切割点在预设待切割路径中对应的预设旋转轴的旋转角度；根据预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料旋转，使切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面。由此以根据曲线路径，自动转位调整被切割物料与金刚线行走的角度，使金刚线行走的每个切割点方向与该位置形面切线方向一致，且与标准切割面共面，从而维持稳定的线弓以及其大小和方向可控，避免因金刚线线弓变化导致理论切割图形与实际切割图形不吻合的问题，提升切割精度。

Description

一种线切割控制方法、线切割控制装置及线切割机

技术领域

本申请涉及线切割技术领域，具体地，涉及一种线切割控制方法及一种线切割控制装置。

背景技术

如图1所示，传统切割方法在进行两轴联动切割时，金刚线受到被切割物料的阻力，会沿着切割点的曲线切线方向产生线弓。由于切割刀具不动，切割轮槽中线就会与线弓弯曲方向产生偏差夹角。随着曲线形状的变化，金刚线受到的阻力大小和方向都会发生变化，线弓的弯曲方向和大小也会随着发生变化，使得偏差夹角的大小和方向不固定，从而造成切割轨迹不准确。

发明内容

本申请实施例中提供了一种线切割控制方法及一种线切割控制装置，以解决现有的在切割曲线时、切割轮槽中线与线弓弯曲方向产生偏差夹角，造成切割轨迹不准确的问题。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种线切割控制方法，包括：

获取预设待切割路径，所述预设待切割路径包括曲线路径；

根据所述预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及所述切割点与预设旋转轴的距离，计算得到所述切割点在所述预设待切割路径中对应的所述预设旋转轴的旋转角度；

根据所述预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料绕所述预设旋转轴旋转，以使所述切割点的实际切割方向与所述预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面；其中，所述标准切割面为切割轮轮槽的中心线所在平面。

可选地，所述方法还包括：

获取预设线弓值；

根据所述预设待切割路径和所述预设线弓值，确定所述切割点在所述预设待切割路径中的平面行进信息；

根据所述平面行进信息控制切割面和/或待切割物料行进。

可选地，所述根据所述平面行进信息控制切割面和/或待切割物料行进之后，所述方法还包括：

获取当前切割点的实时线弓值；

根据所述当前切割点的实时线弓值校准所述当前切割点处的所述平面行进信息，得到所述当前切割点的实际平面行进信息，并根据所述实际平面行进信息控制所述切割点行进。

可选地，所述平面行进信息包括所述预设待切割路径中的各切割点在平面直角坐标系中的X、Y轴坐标以及行进速度。

可选地，所述根据所述预设待切割路径和所述预设线弓值，确定所述切割点在所述预设待切割路径中的平面行进信息之前，所述方法还包括：

以所述预设旋转轴为坐标系原点建立平面直角坐标系，所述平面直角坐标系包括X轴和Y轴。

本申请提供一种线切割控制装置，包括：

预设待切割路径获取单元，用于获取预设待切割路径，所述预设待切割路径包括曲线路径；

预设旋转轴的旋转角度计算单元，根据所述预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及所述切割点与预设旋转轴的距离，计算得到所述切割点在所述预设待切割路径中对应的所述预设旋转轴的旋转角度；

角度旋转控制单元，根据所述预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料绕所述预设旋转轴旋转，以使所述切割点的实际切割方向与所述预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面；其中，所述标准切割面为切割轮轮槽的中心线所在平面。

可选地，还包括：

预设线弓值获取单元，用于获取预设线弓值；

平面行进信息确定单元，用于根据所述预设待切割路径和所述预设线弓值，确定所述切割点在所述预设待切割路径中的平面行进信息；

平面行进控制单元，用于根据所述平面行进信息控制切割面和/或待切割物料行进。

可选地，还包括：

实时线弓获取单元，用于获取当前切割点的实时线弓值；

平面行进信息校准单元，用于根据所述当前切割点的实时线弓值校准所述当前切割点处的所述平面行进信息，得到所述当前切割点的实际平面行进信息，并触发所述平面行进控制单元动作；

所述平面行进控制单元，用于根据所述实际平面行进信息控制所述切割点行进。

本申请提供一种线切割机，包括上述实施例任一项所述的线切割控制装置。

本申请提供一种设备，包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上且能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述实施例任一项所述的线切割控制方法的步骤。

本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例任一项所述的线切割控制方法的步骤。

本申请实施例提供的一种线切割控制方法，包括：获取预设待切割路径，预设待切割路径包括曲线路径；根据预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及切割点与预设旋转轴的距离，计算得到切割点在预设待切割路径中对应的预设旋转轴的旋转角度；根据预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料绕预设旋转轴旋转，以使切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面；其中，标准切割面为切割轮轮槽的中心线所在平面。

采用本申请实施例中提供的一种线切割控制方法，相较于现有技术，具有以下技术效果：

本申请通过获取预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及切割点与预设旋转轴的距离，计算切割点在预设待切割路径中对应的预设旋转轴的旋转角度；并根据预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料旋转，使切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面。由此以根据形面的曲线变化，自动转位调整被切割物料与金刚线行走的角度，使金刚线行走的每个切割点方向与该位置形面切线方向一致，且与标准切割面共面，从而维持稳定的线弓，实现线弓的大小和方向可控，避免因金刚线线弓变化导致理论切割图形与实际切割图形不吻合的问题，实现金刚线的高精度形面切割。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中的形面切割的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的形面切割的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的线切割控制装置的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的线切割控制装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的平面直角坐标系的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的线切割控制方法的流程结构示意图。

附图中标记如下：

载料组件1、旋转动力驱动组件2、第一方向驱动组件3、第二方向驱动组件4、切割组件5。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种线切割控制方法及一种线切割控制装置，以解决现有的在切割曲线时、切割轮槽中线与线弓弯曲方向产生偏差夹角，造成切割轨迹不准确的问题。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图2、6，图2为本申请实施例提供的形面切割的结构示意图；图6为本申请实施例提供的线切割控制方法的流程结构示意图

在一种具体的实施方式中，本申请提供的线切割控制方法，包括：

S10：获取预设待切割路径，预设待切割路径包括曲线路径；

预设待切割路径可通过在控制***的图像界面内输入切割轨迹图像得到，或者直接在控制***内输入坐标等，同时，预设线弓值可根据预设待切割路径进行设置，如不同的预设待切割路径可均设置统一预设线弓值，或者不同的预设待切割路径分别对应设置不同的预设线弓值。可根据实际需要进行设置，均在本申请的保护范围内。预设待切割路径包括曲线路径，可全部由曲线路径组成，或者由曲线路径和直线路径组成，可根据需要进行设置。

S20：根据预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及切割点与预设旋转轴的距离，计算得到切割点在预设待切割路径中对应的预设旋转轴的旋转角度；

其中，预设旋转轴可设置在切割组件或载料组件上，根据旋转驱动装置的设置位置确定预设旋转轴。根据切割点的切线角度以及切割点与旋转轴的距离，计算预设旋转轴的旋转角度，以在行进过程中根据行进位置的不同，控制预设旋转轴旋转，使得切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致。而如何根据曲线上的某点的切线角度、以及该点与预设旋转轴的距离，计算该点在曲线中对应的预设旋转轴的旋转角度的计算为本领域的一种成熟的现有技术。

S30：根据预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料绕预设旋转轴旋转，以使切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面；其中，标准切割面为切割轮轮槽的中心线所在平面。

其中，切割点的实际切割方向即为线弓方向的反方向，实际切割方向也即进给方向。所述的切割轮轮槽的中心线是切割轮槽最凹处(也即正常状态下切割线绕在切割轮上的位置)的圆周线，中心线所在平面即该圆周线所在平面。

可以理解的是，预设旋转轴可设置在切割工具和/或载料平台侧，根据预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料旋转。

采用本申请实施例中提供的一种线切割控制方法，相较于现有技术，具有以下技术效果：

本申请通过获取预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及切割点与预设旋转轴的距离，计算切割点在预设待切割路径中对应的预设旋转轴的旋转角度；并根据预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料旋转，使切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面。由此以根据形面的曲线变化，自动转位调整被切割物料与金刚线行走的角度，使金刚线行走的每个切割点方向与该位置形面切线方向一致，且与标准切割面共面，从而维持稳定的线弓，实现线弓的大小和方向可控，避免因金刚线线弓变化导致理论切割图形与实际切割图形不吻合的问题，实现金刚线的高精度形面切割。

其中，上述方法还包括：

S40：获取预设线弓值；

S50：根据预设待切割路径和预设线弓值，确定切割点在预设待切割路径中的平面行进信息；

S60：根据平面行进信息控制切割面和/或待切割物料行进。

平面行进信息包括预设待切割路径中的各切割点在平面直角坐标系中的X、Y轴坐标以及行进速度。或者，平面行进信息包括各切割点在预设待切割路径中的行进距离和行进速度。切割点根据平面行进信息在形面内进行平面移动。

如图5所示，图5为本申请实施例提供的平面直角坐标系的结构示意图；优选地，S50之前，上述方法还包括：

以旋转轴为坐标系原点建立平面直角坐标系，平面直角坐标系包括X轴和Y轴。由此以简化X轴和Y轴坐标的转算，减小计算误差，提高控制精度。

为了实时对线弓值进行检测及反馈，S60之后，方法还包括：

S70：获取当前切割点的实时线弓值；

S80：根据当前切割点的实时线弓值校准当前切割点处的平面行进信息，得到当前切割点的实际平面行进信息，并根据实际平面行进信息控制切割点行进。

可以理解的是，根据当前切割点的实时线弓值校准当前切割点处的行进速度，进而调整当前切割点处的线弓大小，使得调整后的线弓等于预设线弓值，或处于预设线弓值合理误差范围内。

基于上述线切割控制方法，本申请还提供一种线切割控制装置，上述方法和装置对应设置，可相互参照。该线切割控制装置包括：

预设待切割路径获取单元，用于获取预设待切割路径，预设待切割路径包括曲线路径；

预设旋转轴的旋转角度计算单元，根据预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及切割点与预设旋转轴的距离，计算得到切割点在预设待切割路径中对应的预设旋转轴的旋转角度；

角度旋转控制单元，根据预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料绕预设旋转轴旋转，以使切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面；其中，标准切割面为切割轮轮槽的中心线所在平面。

在一种实施例中，预设线弓值获取单元，用于获取预设线弓值；

平面行进信息确定单元，用于根据预设待切割路径和预设线弓值，确定切割点在预设待切割路径中的平面行进信息；

平面行进控制单元，用于根据平面行进信息控制切割面和/或待切割物料行进。

具体的，还包括：

实时线弓获取单元，用于获取当前切割点的实时线弓值；

平面行进信息校准单元，用于根据当前切割点的实时线弓值校准当前切割点处的平面行进信息，得到当前切割点的实际平面行进信息，并触发平面行进控制单元动作；

平面行进控制单元，用于根据实际平面行进信息控制切割点行进。

本申请还提供一种线切割机，包括上述实施例任一项所述的线切割控制装置，线切割机还包括：

切割组件5，用于切割待切割物料；

载料组件1，用于对带切割物料进行夹持固定；

线切割控制装置分别与切割组件5和载料组件1连接，线切割控制装置用于根据预设待切割路径以及预设线弓值控制切割面和/或待切割物料绕预设旋转轴旋转，以使切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面；其中，标准切割面为切割轮轮槽的中心线所在平面。

如图3所示，切割组件5包括切割面板、位于切割面板上的驱动装置(驱动导轮)、两个相对设置的切割轮，切割线分别绕过两个切割轮和一个驱动导轮，以形成切割线网。在其他实施例中，也可以根据需要设置导轮，可根据实际需要进行切割组件5的设置，均在本申请的保护范围内。金刚线运行方式可以为长线往复式，也可以为环形丝单向式。主要作用是通过金刚线高速运转完成对物料的切割。

本申请通过获取预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及切割点与预设旋转轴的距离，计算切割点在预设待切割路径中对应的预设旋转轴的旋转角度；并根据预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料旋转，使切割点的实际切割方向与预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面。由此以根据形面的曲线变化，自动转位调整被切割物料与金刚线行走的角度，使金刚线行走的每个切割点方向与该位置形面切线方向一致，且与标准切割面共面，从而维持稳定的线弓，实现线弓的大小和方向可控，避免因金刚线线弓变化导致理论切割图形与实际切割图形不吻合的问题，实现金刚线的高精度形面切割。

可以理解的是，为了实现平面移动以及旋转运动，可分别在载料组件1和/或切割组件5上设置平面动力驱动组件和旋转动力驱动组件2。如图4所示，图4为本申请另一实施例提供的线切割控制装置的结构示意图；在第一实施例中，旋转动力驱动组件2设置在切割组件5上，平面动力驱动组件设置在载料组件1上；如图3所示，图3为本申请实施例提供的线切割控制装置的结构示意图；在第二实施例中，旋转动力驱动组件2设置在载料组件1上，平面动力驱动组件设置在切割组件5上；而平面动力驱动组件包括第一方向驱动组件3和第二方向驱动组件4，以进行X轴和Y轴的移动，对于第一方向驱动组件3和第二方向驱动组件4的设置，也可以全部设置在切割组件5或载料组件1上；或者在另一实施例中，将第一方向驱动组件3和第二方向驱动组件4分别设置在切割组件5和载料组件1上，其具体的设置方式根据需要进行设置，均在本申请的保护范围内。

第一方向驱动组件3由驱动伺服电机、滚珠丝杠、直线导轨组成。其主要功能是驱动载料平台沿X轴做精确的往复直线运动。与Y轴联动，可以使载料平台做精确可控的曲线运动。第二方向驱动组件4由驱动伺服电机、滚珠丝杠、直线导轨组成。其主要功能是驱动载料平台延Y轴做精确的往复直线运动。与X轴联动，可以使载料平台做精确可控的曲线运动。旋转动力驱动组件2由驱动伺服电机、联轴器、旋转轴承箱组成。其主要功能是根据切割曲线角度带动夹持装置做相应角度的旋转。

在X轴、Y轴以外加入了旋转轴。在切割时，根据形面的曲线变化，切割刀具或者被切割物料会自动转位调整行走的角度，使金刚线行走的每个切割点方向都与该位置形面切线方向保持一致，从而维持固定的切割线弓，实现线弓的方向和大小可控。

本申请还包括角度检测组件，分别与控制组件和旋转轴驱动组件连接，用以检测切割组件5的旋转角度。以能够与旋转动力件的旋转角度进行对比，并反馈至控制组件进行判断以及调节。

同时，本申请还包括线弓检测组件，位于切割组件5上，线弓检测组件与控制组件连接，用以实时检测切割组件5的线弓值并反馈至控制组件，控制组件根据检测到的线弓值控制切割过程中的行进速度，进而实时调整线弓值与预设线弓值相等。在另一实施例中，线弓检测组件可设置在载料组件1上，可根据需要进行设置传感器的类型，优选为非接触式传感器，以减少对切割线的干扰。

在一种具体实施例中，采用物料两轴联动进给，也可以采用切割刀具两轴联动进给的切割方式。将旋转轴建立在夹持被切割物料的载物台上。切割前，根据不同的物料属性设定线弓大小，即理论位置与金刚线实际位置的偏差值。切割时，在X轴、Y轴联动进给的同时，通过控制程序的算法，载物平台带动被切割物料根据行走曲线旋转一定角度，使每个点的切割方向都与该位置形面切线方向保持一致，从而保证线弓弯曲方向和大小始终保持不变，实现对线弓方向和大小的有效控制，达到使用金刚线进行形面精确切割的目的。

上述装置实现了三轴运动，相比原技术增加了旋转轴运动，可以通过三轴联动，调整金刚线进给的方向和角度，使切割丝受力方向和大小始终保持不变；能够实现对金刚线切割线弓方向和大小的有效控制，而直线单轴切割和传统的两轴十字载料平台加工技术无法有效控制线弓方向和大小；通过三轴联动，能够有效控制切割丝的行走位置，提高进给精度，实现物料的精密形面加工。使金刚线受力方向和大小得到有效控制，能够降低甚至杜绝传统切割技术普遍存在的金刚线断线、金刚线脱线、切割导轮磨损过快和意外切坏等问题的发生频率，提高各个零部件的使用寿命，降低使用成本。

本申请实现了对金刚线切割线弓方向和大小的有效控制，能够更加精确的进行形面切割，再结合金刚线切割高效率的技术特性，能够实现高效、精确的数控形面切割。金刚线线弓方向和大小得到有效控制后，金刚线在切割过程中的无序游走和震动等无效切割问题会得到有效控制，既提高了断面质量，又可以有效降低金刚线无效切割造成的自身磨损，提高切割效率和使用寿命，进一步降低使用成本。

本申请提供一种设备，包括存储器和处理器，以及存储在存储器上且能够在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述实施例任一项的线切割控制方法的步骤。

本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例任一项的线切割控制方法的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种线切割控制方法，其特征在于，包括：

获取预设待切割路径，所述预设待切割路径包括曲线路径；

根据所述预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及所述切割点与预设旋转轴的距离，计算得到所述切割点在所述预设待切割路径中对应的所述预设旋转轴的旋转角度；

根据所述预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料绕所述预设旋转轴旋转，以使所述切割点的实际切割方向与所述预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面；其中，所述标准切割面为切割轮轮槽的中心线所在平面；

所述方法还包括：

获取预设线弓值；

根据所述预设待切割路径和所述预设线弓值，确定所述切割点在所述预设待切割路径中的平面行进信息；

根据所述平面行进信息控制切割面和/或待切割物料行进。

2.根据权利要求1所述的线切割控制方法，其特征在于，所述根据所述平面行进信息控制切割面和/或待切割物料行进之后，所述方法还包括：

获取当前切割点的实时线弓值；

根据所述当前切割点的实时线弓值校准所述当前切割点处的所述平面行进信息，得到所述当前切割点的实际平面行进信息，并根据所述实际平面行进信息控制所述切割点行进。

3.根据权利要求1所述的线切割控制方法，其特征在于，所述平面行进信息包括所述预设待切割路径中的各切割点在平面直角坐标系中的X、Y轴坐标以及行进速度。

4.根据权利要求1所述的线切割控制方法，其特征在于，所述根据所述预设待切割路径和所述预设线弓值，确定所述切割点在所述预设待切割路径中的平面行进信息之前，所述方法还包括：

以所述预设旋转轴为坐标系原点建立平面直角坐标系，所述平面直角坐标系包括X轴和Y轴。

5.一种线切割控制装置，其特征在于，包括：

预设待切割路径获取单元，用于获取预设待切割路径，所述预设待切割路径包括曲线路径；

预设旋转轴的旋转角度计算单元，根据所述预设待切割路径分别得到切割点的切线角度以及所述切割点与预设旋转轴的距离，计算得到所述切割点在所述预设待切割路径中对应的所述预设旋转轴的旋转角度；

角度旋转控制单元，根据所述预设旋转轴的旋转角度控制切割面和/或待切割物料绕所述预设旋转轴旋转，以使所述切割点的实际切割方向与所述预设待切割路径中切割点处的切线方向一致，且与标准切割面共面；其中，所述标准切割面为切割轮轮槽的中心线所在平面；

预设线弓值获取单元，用于获取预设线弓值；

平面行进信息确定单元，用于根据所述预设待切割路径和所述预设线弓值，确定所述切割点在所述预设待切割路径中的平面行进信息；

平面行进控制单元，用于根据所述平面行进信息控制切割面和/或待切割物料行进。

6.根据权利要求5所述的线切割控制装置，其特征在于，还包括：

实时线弓获取单元，用于获取当前切割点的实时线弓值；

平面行进信息校准单元，用于根据所述当前切割点的实时线弓值校准所述当前切割点处的所述平面行进信息，得到所述当前切割点的实际平面行进信息，并触发所述平面行进控制单元动作；

所述平面行进控制单元，用于根据所述实际平面行进信息控制所述切割点行进。

7.一种线切割机，其特征在于，包括上述权利要求5或6所述的线切割控制装置。

8.一种设备，包括存储器和处理器，以及存储在所述存储器上且能够在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现权利要求1-4任一项所述的线切割控制方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，当所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1-4任一项所述的线切割控制方法的步骤。